戴森球到底是個啥玩意,人類最終真有這個能力把它給弄出來嗎?

2021-01-16 宇宙解碼

    很多人對戴森球比較陌生,這是一個什麼「球」呢?人類造它幹嘛?這到底是是個啥玩意?要知道戴森球是個啥玩意,我們就不得不先了解一下卡爾達舍夫宇宙文明等級理論。



卡爾達舍夫宇宙三級文明理論簡介。


    卡爾達舍夫是前蘇聯天文學家,1964年,他提出了一個把宇宙文明分為三個層次,即三個等級的理論。這個理論認為宇宙文明的主要劃分依據,就是文明所能夠控制和利用能量大小,而且這些能量主要用於對地外文明的通訊等活動。


    一級文明為行星級文明,就是文明體能夠完全控制和利用自己存在的本行星能源和資源,作為人類就是能夠控制和利用地球能量,這個能量利用總量需達到1.74x10^17J/s(焦耳/秒),這個能量其實就是地球現在接收到太陽的能量。


    二級文明是恆星級文明,就是文明體能夠完全控制和利用本級恆星的能源和資源,作為地球就是可以利用和控制太陽系的一切資源和能源,這個能量就是太陽目前輻射的全部能量,為3.78x10^26J/s。



    三級文明是星系級文明,就是文明體能夠完全控制和利用本星系的能源和資源,作為地球就是能夠控制和利用整個銀河系能源和資源,這個能量就是整個銀河系輻射總能量,約4x19^37J/s。


    達到了一級文明,人類就再也不怕來自地球的災難;達到了二級文明,人類就再也不怕來自太陽系的災難;達到了三級文明,人類就幾乎可以應對一切來自宇宙的災難,除了宇宙大爆炸和意識消散。


    而人類現在的能量使用總量才達到2x10^13J/s,相當0.73級文明,要達到一級文明能量需求還要在現在基礎上增加數千倍,一些科學家認為,還需要200年左右的努力;而要達到二級文明還需要在現在能量利用基礎上增加約19萬億倍,在一級文明基礎上增加數十億倍。


    三級文明目前還是人類想都不敢想的等級,需要多少億年也沒有一個底,所以不在考量之列。



    由此可見,文明等級的主要度量,就是利用能量的能力。

    

    而且人類現在的能源利用還主要用於生存和社會發展,並沒有主要用於與外星文明聯絡或者太空探索開發。因此未來能量的大量開發,才是文明得以提升的根本。


    現在所有利用地球能源的設想,包括所謂可控核聚變實現後,能源危機就得到解決,海水中所儲備的就能夠使核聚變所需原料永不枯竭,經計算可用40億年的想法,都是大大低估了文明升級能量暴增的需求。



    我們想想,未來達到二級文明,能量需求是現在的19萬億倍,海水中的氘還能夠用億萬年嗎?一些資料認為,現在海水的儲量足夠人類使用40億年,是根據人類現在用量來計算的,二級文明的用量是現在用量的1.9萬億倍,這點儲量還能用多久?簡單計算,40除以19萬,只能夠用0.0002年!


    由此,不要認為人類開發出了核聚變就可以高枕無憂了,人類對能源的需求永無止境,且對能源的認識和利用技術必須不斷的提升,才能夠滿足自己延續發展的需要。憑著現在人類認識,太陽巨大能量還可源源不斷供應50億年,因此利用好這筆財富,是最廉價最簡單最直接的解決方案。


這就是戴森球理論提出的背景和依據。


    所謂戴森球是一個叫弗裡曼·戴森的科學家,於上世紀的1960年提出來的一個假設理論。這個理論的實質,就是為了解決人類文明升級所需要的能源,必須建造一個包圍太陽的球體結構,這個球體半徑約太陽到地球這麼大,也就是1.5億km。通過這個結構,能夠最大限度收集利用太陽能,將源源不斷輻射到太空浪費掉的能量捕獲起來,轉化為人類文明升級所需的能源。


    這個能量達到二級文明所需能量,也就是恰為3.78x10^26J。這是因為太陽中心核聚變每秒鐘有6億噸的氫轉化為5.858億噸的氦,其中有420萬噸質量轉化為能量輻射出來,根據愛因斯坦質能方程E=MC^2計算,太陽每秒鐘向釋放的能量高達3.78x10^26J(焦耳),相當於10500億億度電。



    弗裡曼·戴森可不是等閒之輩,他的這個理論也不是隨便拍拍腦袋的空想。戴森曾經是愛因斯坦的副手,是一位赫赫有名的美國物理學家,他認為,光依賴地球資源和能源是遠遠不夠人類未來文明發展需要的,而太陽巨大能量是源源不斷可再生的。現在這些能量除了有10億分之一輻射給了各大行星,地球獲得了其中的22億分之一,其餘的都白白浪費掉了。


    戴森推斷,任何文明發展到了一定階段,都會利用本級文明依賴的恆星能源,最好的辦法就是把自己的恆星包裹起來,讓恆星能量全部或絕大部分得到利用。這種方法就是建造戴森球,人類要達到二級文明,就必須建造包裹太陽的戴森球。


    他的戴森球理論一出臺,就得到了科學界的廣泛關注和支持。


由此建設戴森球成為人類一個夢想。


    卡爾達舍夫理論和戴森球理論問世後,得到科學界的廣泛認同,從那個時候開始,天文學家們在尋找地外文明時,就把這兩個理論作為依據。人們把已經能夠建設戴森球的文明定位為宇宙二級文明,因此在用大型望遠鏡進行巡天觀測時,就注意尋找宇宙中有沒有戴森球結構的恆星系統。


    上世紀的巡天觀測活動,在數百萬顆恆星中,科學家們曾經發現過幾個有疑似戴森球結構的恆星。尤其是NASA的克卜勒任務中觀測了十幾萬顆恆星,發現一顆編號為KIC 8462852的恆星,有著怪異的亮度變化,光變出現的凹坑很深,有時竟達到22%!



    要知道即便是木星這麼大的行星,遮光凹坑也只能達到1%,因此KIC 8462852恆星這種現象絕不是行星活動導致,由此人們懷疑那裡有高等級文明正在建造戴森球。


    但這個說法並沒有得到證實,還有的研究認為,這些現象就是星際塵埃所致。如今,由於人類觀測手段還處於較為低級狀態,還沒有發現宇宙中存在戴森球結構的確切證據。


    作為人類文明,現在正處於能源危機和環境破壞的瓶頸,科學家相信,現階段要解決能源危機的主要方向是可控核聚變,可控核聚變實現商業化運營,將是人類文明升級到一級文明的保障,這個時間大概要200年。


人類要升級到二級文明,啟動戴森球建設很可能是必由之路。


    一些科學家認為,人類文明要升級到二級,如果不出現重大災難變故,大概還需要5000年奮鬥。人類要達到二級文明,所需能量要求達到1.74x10^26w,要解決能量問題,目前看來只有建設戴森球才能夠做到。


    具體地說,戴森球就是一個包圍著太陽的殼體,在這個殼體上布滿了收集太陽能的裝置,還有將收集到的太陽能轉化為核聚變能源的裝置,人們利用這些能量生存發展,更多的能量將用於與外星通訊和深空探索。戴森球建成後,地球沒有了,人類都將移居到這個殼體上,並且開始星際移民。



    這個工程規模實在是太宏大了,現在看來是不可想像的。大到什麼程度呢?就是需要全部拆解太陽系所有行星,包括地球,還包括一些矮行星和衛星、小行星,還要把太陽系豐度最高的氫和氦都收集起來,這些物質全部加起來,質量可達1.82x10^26kg,才能夠在地球軌道這個位置,包圍著太陽建設出一個半徑1.5億km,8~20cm厚度的薄殼,這個殼體的密度可達600kg/m^2。


    戴森球建成後,太陽系就只有一顆太陽和一個包裹太陽的殼體,其餘都是空空如也了,人們在殼體上仰望星空,再也看不到月亮、金星、火星、木星、土星等行星了,只有遙遠的恆星還鑲嵌在漆黑的夜空。



人類有能力建設戴森球這種超巨大工程嗎?


    經過許多科學家數十年的研究和發展,戴森球已經不局限於一個封閉的球體,有很多設想。如戴森雲、戴森泡、戴森網等等,這些結構有的是雲片狀,有的是太陽帆狀,還有的是網格狀,要解決的重點難題,就是建設材料夠用,建設方法可行,這個結構如何支撐巨大重力不被壓垮,還要最大限度收集太陽能量,並且讓人類在上面舒適的生活。


    有一些科學家對建設戴森球建設比較樂觀,比如牛津大學物理學家斯圖亞特·阿姆斯特朗就設計出一套異常簡單的方案,這個方案提出可以分階段實施戴森球建設,通過遞進式能量獲得和開採並舉的辦法,認為並不需要多長時間,戴森球建設就能夠完成。



    但更多的科學家對戴森球建設在短期內可行性持質疑和否定態度。時空通訊同樣認為現階段不要說建設戴森球,就是想一想或者做方案準備都還為時過早,這應該是幾千年以後的事情。但我相信,只要人類文明有足夠長的壽命,戴森球是能夠建起來的,也是必須建起來的。這是人類文明發展的必由之路,是走向深空的前提條件。


    我們想一想都會覺得振奮或者恐怖,到了那個年代,人類已經變得早就不是我們認識的樣子了,機器人在各大行星上面爆破,一個個行星被拆得亂七八糟,無人駕駛運載飛船忙忙碌碌的穿梭在太空,像螞蟻壘窩一樣拼接著戴森球。


    我們可以試著想一想,是現在的人幸福呢,還是戴森球大建設時代人更幸福呢?不過那個時代的人類早已經不是我們時代可以窺探的意識形態了,想了也是扯淡。

相關焦點

  • 戴森球到底是什麼?人類在未來有希望將它建造出來嗎?
    所謂戴森球是一個叫弗裡曼·戴森的科學家,於上世紀的1960年提出來的一個假設理論。這個理論的實質,就是為了解決人類文明升級所需要的能源,必須建造一個包圍太陽的球體結構,這個球體半徑約太陽到地球這麼大,也就是1.5億km。通過這個結構,能夠最大限度收集利用太陽能。
  • 當人類文明邁向二級文明的時候,戴森球有可能被造出來嗎?
    而二級文明是恆星文明,這樣的文明已經能夠對整個恆星系的能源進行調用,後來有科學家在這個基礎上提出了戴森球的概念。當人類文明突破一級之後,自然要向二級進發,這時候就需要研發出能夠利用太陽能量的裝置了,戴森球就是這樣一種裝置。那麼未來的人類能夠打造出如此科幻的東西嗎?
  • 戴森球是什麼?人類會製造出來嗎?科學家給出時間限制!
    戴森球是什麼?人類會製造出來嗎?科學家給出時間限制!主要作用就是將恆星上的資源,通過戴森球轉化成為人類可以直接使用的新能源,戴森球就是一個輸出的方式。在近百年的研究中,我們發現太陽的能源是非常巨大的,它還可以持續燃燒四十幾年的時間,這個過程中所散發的能量是無窮無盡的,但是人類可以獲得的只是冰山一角,我們已經可以充分地利用這些太陽能和光能,如果把太陽上所有的能源全部都集中起來。
  • 戴森球能被建造出來嗎?科學家:整個太陽系的材料都不夠!
    戴森球能被建造出來嗎?科學家:整個太陽系的材料都不夠!我們經常會聽到一個詞語叫做戴森球,尤其是在科幻小說裡面,戴森球這個詞語出現的頻率是非常高的,那麼到底什麼是戴森球呢?其實戴森球就是一個直徑兩億千米大小來包裹,太陽並且收集能源的一個人造天體,其實在現實生活當中戴森球這樣的物體是不存在的,可以把太陽能收集起來進行轉化,並且這個能量不會外洩,那麼在現實生活中我們真的有可能建造一個戴森球嗎?
  • 人類有能力建造戴森球嗎?利用這種結構收集能源可行嗎?
    我們可以建造戴森球嗎?戴森球(戴森環)是已故的物理學家弗裡曼·戴森,在1960年的科學論文「尋找人造恆星紅外輻射源」中提出了巨構概念。戴森也將這個作為尋找外星文明的依據,理論上一顆恆星在其盛年突然越來越暗,那麼這個恆星系極有可能有先進文明存在。能源的利用程度是一個文明發展的標誌,在過去的幾個世紀中,隨著我們的文明工業化,全球能源消耗猛增了二十倍以上,而且這個和文明的進程一樣在做加速度,人類總有一天也會耗盡地球的能源。那麼,人類有可能製造出戴森球嗎?
  • 人類最終一定會採用戴森球方式升級到二級文明嗎?
    而一般情況下,戴森球被認為是二級文明的象徵,如果一個文明能建造戴森球,意味著達到了二級文明!何為戴森球? 所謂的戴森球就是建立一個可以360°無死角完全覆蓋恆星的外殼,然後讓這個外殼收集恆星能量以此來供應人類文明,這個外殼就是所謂的戴森球。
  • 如果KIC8462852這個恆星真確定有戴森球,人類該怎麼避免?
    如果KIC 8462852這個恆星真確定有戴森球,人類該怎麼避免?這顆主序星在2009年被發現,它位於天鵝座被編號為KIC8462852,距離我們大約1480光年。因為這顆恆星的不規則光變現象引人關注。為什麼不規則的光變現象要引人關注?
  • 太陽是個啥玩意,它到底有多熱?
    我們每天都會看見太陽,它每天都會升起落下升起落下,反反覆覆。太陽帶給我們了光和熱,促使萬物生長。那麼問題來了,太陽究竟是個啥子東東?為啥子會發光發熱?因為太陽是我們每天「接觸」最多的玩意,所以人類的好奇心就想去研究它。話不多說,我們就來開始「研究」太陽吧!
  • 比人類更高級的文明現身了?距地1840光年,疑有戴森球結構
    自人類誕生在地球上以來,已經過去了幾百萬年的時間,在這期間,我們人類不斷進化和發展,最終創造了人類文明,而這個文明還將繼續發展。隨著社會和科技的發展,人類不斷利用來自地球本身的資源,然而地球的資源再多也是有限的,所以隨著資源的逐漸匱乏,而人類對地球資源又十分依賴,所以一直以來都為此擔憂而困擾著。
  • 太陽系有足夠的材料製造一顆戴森球嗎?
    按照這個量表,目前我們人類的文明等級為0.7級,因為我們還不足以利用整個地球的能量,要達到二級文明,也就是我們能夠獲得整個行星系能量的時候這引出一個問題,我們太陽系內有足夠的材料來包裹整個太陽嗎?包裹恆星的建築有一個專有名詞—戴森球,它將恆星包裹住,不讓恆星能量流失,在科幻小說中可能經常出現。讓我們來一起算一下。
  • 塔比星存在戴森球?如果真的存在,會對地球產生威脅嗎?
    雖然戴森球的概念早在1960年就被提出來了,但對於人類而言,這還是一個無法想像的裝置,對於如何製造戴森球,人類還是一無所知,畢竟人類連一級文明還沒有達到。在太陽系之中,太陽佔據了太陽系物質總量的99.86%,所以似乎根本沒有足夠的物質材料來製作足以環繞太陽的戴森球。
  • 塔比星存在戴森球?如果真的存在,會對地球產生威脅嗎?
    雖然戴森球的概念早在1960年就被提出來了,但對於人類而言,這還是一個無法想像的裝置,對於如何製造戴森球,人類還是一無所知,畢竟人類連一級文明還沒有達到。不過人類暫時無法想像的事物,更高等的文明卻有可能完成,所以在戴森球理論出現之後,人類在進行宇宙探索和觀測的時候非常注意尋找類似的結構,以期能夠藉此找到外星文明。
  • 死亡擱淺的洛夫克拉夫特故事,到底是個啥玩意?
    今天看到這個消息的時候,我的第一反應是,當個島學家好難,這是又搗鼓出什麼新玩意了? 沒聽過「洛夫克拉夫特」的網友可能會有這樣的疑惑,這到底是個啥玩意? 其實「洛夫克拉夫特」,常常跟另一個名詞一同出現:克蘇魯。後者的出現頻率就比前者高多了。 比方說,視頻裡只要出現章魚,彈幕裡就會齊刷刷地會出現「克總發糖」「克蘇魯」等不明所以的字樣。
  • 關鍵的難點就在於製造,你相信戴森球最終會實現嗎?
    對於我們人類而言,實現第二宇宙文明就意味著能夠完全利用太陽能源,而第二宇宙文明實現的標誌就是戴森球。戴森球簡單來講就是一個包裹太陽的空心光伏球,其原理和現在所使用的光伏太陽能板頗為相像,但區別在於,在地球上所使用的光伏太陽能板由於距離遙遠,其所能夠收集到的太陽能量微乎其微,如果非要用數據來表達,那就是無限接近於0%。但戴森球不同,戴森球理論上可以收集太陽99%的輻射能量。
  • 人類移居外星?「超級地球」到底是個啥啊?
    話說自從天文學誕生以來,人類一直有個夢想,就是這個宇宙裡面到底有沒有外星生物的存在。這事兒聊了幾十年,這兩年呢風向變化了,現在不聊外星人了,那個太扯,現在聊的是,人類如果要搬家,去哪兒合適。你看,NASA也很聰明,話鋒一轉,我們找到了或許適合人類居住的 —— 「超級地球」那很多網友就發表評論了哈,「到底啥叫超級地球?是不是有好多樹?好多水」「這超級地球在銀河系麼?我們能去麼?多久能到?」
  • 人類能夠造出戴森球嗎?1000年之後或許能行
    一級文明能夠控制整顆行星的能量,三級文明則可以控制整個星系的能量,而目前人類連一級文明都達不到。可見,人類目前還沒有能力建造戴森球。直徑2億千米有點太浪費資源,把這個戴森球的軌道建在水星軌道,就可以節省很多材料。水星距離太陽5790萬千米。假設這個戴森球厚1米,半徑6000萬千米,那麼這個球形殼體的體積為4.5X10∧22立方米。這些材料的密度以鋼鐵的密度(7.85噸每立方米)來算,所需要的質量為3.53X10∧26千克。
  • 每秒鐘萬億穿身,一點感覺都沒有,幽靈粒子到底是啥玩意?
    「幽靈粒子」就是中微子,每時每刻都有1000萬億個穿越人體,而人們毫無感覺,由此許多人認為這是扯淡,怎麼可能時時刻刻萬億箭穿身而無感覺呢?一定是科學家們又在信口開河,隨意揣測。要弄清這個問題,我們首先來了解一下中微子到底是個什麼「鬼。
  • 什麼是戴森球?
    頻繁出現各個小說和影視作品中的戴森球到底是什麼?今天小編就和大家談談什麼是戴森球。人類歷史和能源的運用息息相關,我們的祖先靠最初的智慧學會了生火,後來利用煤炭和石油將世界工業化,然後學會了如何分裂原子,並開啟了核子時代。
  • 按照宇宙文明等級劃分,戴森球有可能被造出來嗎?
    根據他的說法,第一級文明大概每秒需要產生10^16(1後面16個0)瓦特的能量,而我們地球上的人類文明,目前每秒還只能產生10^12瓦特左右的能量,所以按照冪指數的算法,就只能算作0.75級的文明。而要達到1級文明,看起來很近,實際上還是有不小的差距的,目前人類正在攻克的一大難題,就是真正掌握核聚變技術。到了1級文明的時候,我們就可以掌握和運用地球和月球的所有能量。
  • 如果恆星KIC8462852被科學嚴謹證明有戴森球,對人類有什麼影響
    KIc 8462852是一顆處於主序星階段的恆星,正在穩定的燃燒,它的大小是太陽的1.5倍。我們這裡把太陽的數據列一下,太陽的直徑是140萬公裡。》塔比星KIc8462852有周期性的奇怪光變現象。塔比星的光變和戴森球,是2011年開始在天文學家中傳說的。